CA2172013A1 - Dispositif d'alimentation d'une antenne multisources et multifaisceaux - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un dispositif d'alimentation d'une antenne semi-active multisources à faisceaux multiples, comportant : a) un dispositif formateur de faisceaux, non--orthogonal, (65) et divisant Nb signaux d'entrée de faisceaux et combinant ceux-ci pour former, Na signaux de sortie, b) Na modules amplificateurs (64), c) un répartiteur, orthogonal, de puissance de sortie (63) disposé entre les Na modules amplificateurs (64) et Ne éléments rayonnants (61). Selon l'invention, Nb fonction de transfert orthogonale du répartiteur (63) permet le passage entre, d'une part Nb distributions à l'entrée du répartiteur (63), dont l'amplitude des Na signaux est égale pour chacun des Nb faisceaux et dont la phase satisfaisait la condition d'une égalité des produits scalaires pris deux à deux des Nb vecteurs d'excitation à l'entrée du répartiteur (63), et des produits scalaires pris deux à deux des Nb vecteurs d'excitation de sortie correspondants, et d'autre part Nb distributions de sortie pré-déterminées.

Description

La présente invention a pour objet un dispositif destiné à l'alimentation d'antennes multisources pour la génération de faisceaux multiples notamment à recouvrement partiel ou total.
Avec de telles antennes, certaines régions angulaires sont couvertes par plus d'un faisceau. Chaque faisceau a une forme et des contours prescrits, pour optimiser le gain en fonction de la direction et, aussi, dans de nombreux cas, pour limiter les interférences.
La génération de Nb faisceaux multiples à
recouvrement angulaire partiel ou total peut s'effectuer à partir d'antennes à Ne sources ou eléments rayonnants, soit à rayonnement direct, soit à rayonnement indirect, c'est-à-dire éclairant une optique à un ou plusieurs réflecteurs et/ou lentilles.
A chaque faisceau correspond une loi d~excitation complexe optimale pour ces sources. Lorsque les faisceaux ont des recouvrements angulaires entre eux, ces lois d'excitations à directivité optimale ne sont généralement pas "orthogonales".
Par définition, deux distributions complexes 1~ 2~ a3,... aNe et bl, b2, b3 -- bNe sont orthogonales si leurs produits scalaires complexes :
p = aixbi sont nuls quel que soit i compris entre 1 et Ne, indiquant le conjugué complexe.
Les faisceaux correspondants à des distributions non orthogonales ne sont pas non plus orthogonaux (voir par exemple "A Variable Power Dual Mode Network.." par H.S. Luh, IEEE Transactions - Volume AP 32 n- 12 - Décembre 1984 - page 1382-4). Leur génération s'accompagne en conséquence de pertes dans les circuits de formation de faisceaux.
Quatre possibilités existent actuellement :
La première possibilité I est de supporter ces pertes. A titre illustratif, la figure la montre une 172~13 antenne réseau de ce type à Ne=8 éléments rayonnants 11 et à Nb= 4 faisceaux 10 utilisant une matrice 13 dite de Blass non orthogonale. Ce type de répartiteur est décrit par exemple dans l'ouvrage "Microwave Antenna Handbook"
par Y.T. Lo et S.W. Lee, édition de 1988, p 19.10 et 19.11. A l'émission, une partie de la puissance d'un ou plusieurs faisceaux non orthogonaux est perdue dans les charges dont la présence est nécessaire pour la réalisation des distributions non-orthogonales souhaitées.
Le dispositif de la figure la, représenté ici à l'émission, opère normalement avec un amplificateur par faisceau, ce qui limite la flexibilité dans la répartition de la puissance entre faisceaux.
Une telle flexibilité peut être obtenue ~voir figure lb) en ajoutant au dispositif de la figure la un dispositif dit amplificateur multiportes comportant un nombre d'amplificateurs identiques, en nombre égal à
celui des faisceaux, et disposés entre deux répartiteurs hybrides, par exemple constitués par des matrices de Butler (décrits dans l'ouvrage cité "Microwave Antenna Handbook" par Y.T. Lo et S.W. Lee, 1988). On rappellera qu'une matrice de Butler est un réseau passif sans pertes théoriques comprenant N entrées et N sorties, N étant généralement une puissance de 2. Ses entrées sont isolées entre elles, et un signal appliqué à l'une quelconque des entrées produit sur toutes les sorties des signaux d'amplitudes égales, mais dont les phases varient linéairement d'une sortie à la suivante.
L'ensemble résultant présente une structure complexe et, bien qu~il produise les faisceaux souhaités, il implique des pertes électriques après amplification qui réduisent les performances de r~n~em~nt.
La deuxième possibilité II est d'engendrer des lois d~excitations ~orthogonales" correspondant à un répartiteur sans pertes électriques.

~172~ 3 Selon les techniques connues, ces distributions ne peuvent être qu'approchées de celles, non orthogonales, souhaitées, ce qui ce traduit par une dégradation de la directivité du rayonnement par rapport à l'optimum et/ou du niveau des lobes secondaires.
Ceci est le cas des antennes à faisceaux conformés, présentant un réflecteur illuminé par un réseau d'éléments rayonnants, eux-mêmes alimentés par un répartiteur de type multimodes sans pertes illustré par les figures 2a et 2k. Les lois de distribution sur le réseau des sources et correspondant aux faisceaux sont obtenues par optimisation à partir des diagrammes de rayon~ment souhaités. Cependant, pour obtenir un répartiteur sans pertes, la condition d'orthogonalité des distributions doit être ajoutée dans l'optimisation ce qui entraîne, selon les techniques connues, une réduction de directivité. De telles antennes mettant en oeuvre un réseau répartiteur dont les signaux de sortie sont comm~n~és seulement par la valeur de la phase de ses éléments déphaseurs, sont décrites par exemple dans l'article cité "A Variable Power Dual Mode Network.." par H.S. Luh, IEEE Transactions AP 32 N- 12 - Décembre 1994 -pages 1382-1384.
Les dispositifs de la figure 2a et de la figure 3a, représentés à l'émission, avec respectivement des matrices sans pertes de type Blass et des matrices en cascade, opèrent normalement avec un amplificateur par faisceau, ce qui limite la flexibilité dans la répartition de la puissance entre faisceaux. On notera qu'une matrice en cascade est décrite dans l'article "On Multimode Antenna Concepts" de La Flame et al - ESA
Workshop on Advanced Beam Networks - ESA WPP-030 (1991) (fig. 3 et 4).
Des performances identiques sont obtenues par des matrices dites "à diagonalisation~ (voir G.

~1 72013 Ruggerini, "The diagonalisation BFN...", proceedings ICAP
1973, pages 570-573).
Une telle flexibilité peut être obtenue en ajoutant à ceux des figures 2a et 3a, un dispositif dit amplificateur multiportes comportant un nombre d'amplificateurs identiques, égal à celui des faisceaux, entre deux répartiteurs hybrides de type matrice de Butler (décrits dans l'ouvrage cité de Lo et Lee page 19 . 9 ) .
Les dispositifs résultants, représentés sur les figures 2k et 3k, sont complexes et, bien qu'ils n~impliquent pas de pertes après amplification, ne produisent que des distributions approchées donnant des faisceaux aux performances non optimales.
La troisième possibilité III est d'utiliser une antenne active.
Dans une antenne active, un module amplificateur est connecté à chaque élément rayonnant.
Ce type d'antenne peut comporter un réseau à
rayonnement direct, comme représenté sur la figure 4 à
l'émission, ou être une antenne à réflecteur illuminée par un réseau du même type.
Les pertes de répartition correspondant à la non-orthogonalité des ois optimales sont ici compensées par une amplification répartie, introduite entre les circuits à pertes et les sources rayonnantes.
A l'émission, le problème est ici que les lois de distribution optimales souhaitées ne sont généralement pas uniformes, particulièrement si un contrôle du niveau des lobes latéraux est requis. Cette non-uniformité
conduit à des niveaux de sortie différents pour les amplificateurs de puissance avec pour conséquence un renA~m~nt (puissance radioélectrique/puissance d'alimentation continue) non maximum, et une consommation très élevée.

~172013 L'optimisation des seules phases, pour éviter ce problème, ne permet pas d'obtenir les distributions voulues et dégrade les performances, en particulier le contrôle des lobes latéraux.
A la réception le problème est le nombre élevé
requ;s d'amplificateurs à faible bruit (un par élément rayonnant et non pas un par faisceau).
La quatrième possibilité IV est d'utiliser une antenne semi-active dite multimatrices.
Une antenne semi-active est une antenne à
amplification répartie - non centralisée - où un répartiteur hybride sans pertes est introduit entre les modules amplificateurs et les éléments rayonnants pour y contrôler la distribution de puissance.
Une antenne semi-active multimatrices est une antenne semi-active où ce répartiteur hybride sans pertes est constitué par une multiplicité de répartiteurs hybrides plus petits à 2x2, 3x3, 4x4, 6x6, 8x8... portes, identiques ou non, connectés aux éléments rayonnants d'une manière qui dépend du type de faisceaux à
engendrer. De plus les faisceaux peuvent y être modifiés, si nécessaire, en agissant sur des déphaseurs à bas niveau. Un tel dispositif d~alimentation multimatrices est décrit pour les antennes à réflecteur multisources, dans le Brevet Français N- 89 12584 déposé par la Demanderesse le 26 Septembre 1989 et publié le 29 Mars 1991 sous le N- 2 652 452 et dont l'inventeur est A. Roederer, et pour les réseaux à rayonnement direct, dans le Brevet Français N- 91 01086 déposé par la Demanderesse le 31 Janvier 1991 et publié le 7 Août 1992 sous le N- 2 672 436, et dont les inventeurs sont A.
Roederer et C. van't Klooster. Il permet par optimisation, pour chaque faisceau, des phases des signaux avant amplification, d~obtenir des faisceaux voisins de ceux demandés. Un tel système permet d~engendrer sans pertes des distributions (faisceaux) non orthogonales. Cependant, du fait que seules les phases à
l'entrée sont optimisées, et que le répartiteur est simplifié par utilisation de petits répartiteurs multiples, les distributions optimales ne peuvent être qu'approchées. Il en résulte une perte de directivité
typiquement comprise entre 0,5 et 1 décibel.
En pratique :
La première solution I est rarement utilisée à
cause des pertes électriques.
La deuxième solution II est la plus employée, souvent avec deux faisceaux (ou modes) seulement et avec un système d'amplification séparé pour chaque canal multiplexés sur chaque faisceau (figure la), mais parfois aussi en association avec un amplificateur multiportes, par exemple pour les satellites US-Canada M-SAT (voir "M-SAT L-Band Antenna Subsystem", par S. Gupta, actes du Symposium JINA' 94, page 197). Les matrices de formation de faisceaux sont orthogonales et il en résulte une perte de directivité typiquement comprise entre 0,5 et 1,5 dB
par rapport au cas idéal où chaque faisceau serait engendré à partir d'une antenne séparée avec la loi optimale pour le faisceau correspondant (cas idéal).
La solution III , c'est-à-dire une antenne active, est utilisée avec succès pour des radars, où
c'est le produit des diagrammes (faisceaux) émission-réception et non chacun de ces diagrammes qui importe.
Dans ce cas, tout en maintenant uniformes les amplitudes à l'émission, l'on dispose des phases à l'émission et à
la réception et des amplitudes à la réception pour l'optimisation.
La solution IV, c'est-à-dire une antenne semi-active multimatrices, peut s'avérer plus performante que la précédente, mais, comme il a été indiqué plus haut, elle ne conduit cependant pas aux distributions optimales recherchées, (sauf cas exceptionnel où celles-ci se ~172013 trouvent être réalisables exactement par une telle configuration).
La présente invention a pour objet un dispositif d'alimentation d'une antenne multisources à
faisceaux multiples qui permette d'éliminer les pertes de directivité mentionnées ci-dessus tout en évitant les pertes dans les circuits de haut niveau.
Un premier but de l'invention est ainsi de réaliser exactement et sans pertes, et avec une amplification répartie et uniforme, les distributions d'excitation non-orthogonales prescrites, avec une antenne semi-active, soit à rayonnement direct, soit à
rayonnement indirect.
Un deuxième but de l'invention est de rendre possible le choix d'un nombre Na des amplificateurs qui soit différent du nombre Nb des faisceaux et/ou du nombre Ne des éléments rayonnants (ou sources), alors que dans les antennes semi-actives de l'Art Antérieur, le nombre Na des amplificateurs est nécessairement égal au nombre Ne des éléments rayonnants.
Un troisième but de l'invention est de rendre possible l'ajustement de la répartition de la puissance radioélectrique entre faisceaux, en fonction des fluctuations du trafic, ou des conditions de propagation, tout en maintenant une consommation totale de puissance m i n ; m~ le.
Le premier but ainsi qu'éventuellement le deuxième et/ou le troisième but de l'invention sont obtenus par un dispositif d'alimentation d'une antenne semi-active multisources à faisceaux multiples, du type comportant successivement :
a) un dispositif formateur de faisceaux à bas niveau divisant Nb signaux d'entrée de faisceaux en fonction de caractéristiques de couverture recherchées et, après déphasage, combinant ceux-ci pour former, sur ses Na sorties, Na signaux de sortie, ledit dispositif `- ~172013 formateur de faisceaux ayant une matrice de transfert non-orthogonale, b) Na modules amplificateurs amplifiant, en mode d'émission, les Na signaux de sortie, c) un répartiteur de puissance de sortie disposé entre les Na modules amplificateurs et Ne éléments rayonnants, et ayant une matrice de transfert orthogonale caractérisé en ce que Nb < Na c Ne, et en ce que la matrice de transfert orthogonale du répartiteur de puissance est telle qu'elle permet le passage entre, d'une part, Nb distributions à l'entrée du répartiteur de puissance, dont l'amplitude des Na signaux est sensiblement égale pour chacun des Nb faisceaux et dont la phase des Na signaux satisfaisait au moins la condition d'une égalité des produits scalaires complexes pris deux à deux des Nb vecteurs d'excitation à l'entrée du répartiteur de puissance, et des produits scalaires complexes pris deux à deux des Nb vecteurs d'excitation de sortie correspondants, et d'autre part Nb distributions de sortie pré-déterminées.
Le dispositif selon l'invention permet ainsi d'optimiser à la fois les phases et les amplitudes des distributions, et donc d'éviter les pertes de directivité
liées aux distributions approchées de l'Art Antérieur.
De manière connue en soi, à l'entrée du répartiteur de puissance, les phases des signaux correspondant à une des Nb distributions peuvent être nulles.
Le répartiteur peut comporter au moins un module directif comprenant un coupleur directif à deux entrées et à deux sorties et ayant un rapport de directivité r donné, et un élément déphaseur associé
couplé à une sortie du coupleur directif.
En l'absence de conditions particulières pour les faisceaux (symétrie, etc..), le répartiteur de g puissance de sortie à Na entrées et Ne sorties comporte en général [(Ne - 1) + (Ne - 2) + ... + (Ne - Na)]
modules directifs.
L'invention s'applique particulièrement au cas où le nombre Na des modules amplificateurs est égal au nombre Nb des faisceaux.
Selon une première variante, le dispositif est caractérisé en ce que Nb = Na = Ne = 2 et en ce que le répartiteur de puissance comporte un module directif comprenant un dit coupleur directif ayant un rapport de directivité r donné, dont les entrées sont couplées aux sorties des modules amplificateurs et un élément déphaseur disposé entre le coupleur directif et un des deux éléments rayonnants, l'autre sortie du coupleur directif étant directement connectée à l'autre élément rayonnant.
Selon une deuxième variante, le dispositif est caractérisé en ce que Nb = Na = 2, en ce que Ne > 4, et en ce que le répartiteur de puissance comporte au moins cinq modules directifs dont chacun comporte un coupleur directif ayant un rapport de directivité r donné, dont les entrées constituent les entrées du module directif et qui présente à une première sortie un élément déphaseur qui lui est associé. Il peut comporter de préférence cinq modules et il est alors caractérisé en ce qu'il comporte cinq modules directifs, à savoir un premier module directif ayant une entrée connectée à la sortie d'un premier module amplificateur et ayant ses première et deuxième sorties connectées à une entrée respectivement d'un deuxième et d~un troisième modules directifs, le troisième module directif ayant également une deuxième entrée connectée à la sortie d'un deuxième module amplificateur, les première et deuxième sorties du deuxième module directif étant reliées à une première entrée respectivement d'un quatrième module directif et d'un cinquième module directif, les première et deuxième - ~1720~3 sorties du troisième module directif étant reliées à une deuxième entrée respectivement du cinquième et du quatrième modules directifs et les sorties des quatrième et cinquième modules directifs étant connectées chacun à
un élément rayonnant.
Il peut être caractérisé en ce que le rapport de directivité r du premier coupleur directif du premier module directif et le déphasage de l'élément déphaseur qui lui est associé sont tels que, dans le mode réception, la puissance aux deux portes d'entrée du premier module directif est la même pour chacun des deux faisceaux, en ce que le rapport de directivité r des coupleurs directifs des quatrième et cinquième modules directifs, et les déphasages de leurs éléments déphaseurs associés sont tels que la puissance correspondant au premier faisceau est concentrée dans le mode en réception vers une seule de leurs portes d'entrée, en ce que le rapport r de l'élément déphaseur du troisième module directif et le déphasage de l'élément déphaseur associé
sont tels que la puissance correspondant au premier faisceau est concentrée vers sa deuxième entrée et en ce que le rapport de directivité r du coupleur directif des premier et deuxième modules directifs et les déphasages de leurs éléments déphaseurs associés sont tels que la puissance de sortie du deuxième faisceau est concentrée dans le mode en réception vers une seule de leurs portes d'entrée.
Selon une troisième variante particulièrement avantageuse, le dispositif est caractérisé en ce que Nb =
Na = 2, en ce que Ne = 8, et en ce que le répartiteur directif comporte neuf modules directifs dont chacun présente un coupleur directif ayant un rapport de directivité r donné, dont les entrées constituent les entrées du module directif et présentant à une première sortie un élément déphaseur qui lui est associé, la sortie de l'élément déphaseur associé constituant la première sortie du module directif, un premier, deuxième, troisième et quatrième modules directifs de sortie ayant leurs sorties connectées chacune à un élément rayonnant, un module directif d'entrée ayant ses entrées connectées aux sorties de modules amplificateurs, et un premier, deuxième, troisième et quatrième modules directifs intermédiaires étant disposés en cascade, le premier module directif intermédiaire ayant une entrée couplée à
la deuxième sortie du module directif d'entrée, sa première et sa deuxième sorties étant couplées respectivement à une entrée du quatrième module directif de sortie et à une entrée du deuxième module directif intermédiaire, le deuxième module intermédiaire ayant une entrée couplée à la première sortie du module directif d~entrée et ayant sa première et sa deuxième sorties couplées respectivement à une entrée du quatrième module directif de sortie et à une entrée du troisième module directif intermédiaire, le troisième module directif intermédiaire ayant ses première et deuxième sorties couplées respectivement à une entrée du quatrième module directif intermédiaire et à une entrée du troisième module directif de sortie et le quatrième module directif intermédiaire ayant ses première et deuxième sorties couplées respectivement à une entrée du deuxième et du premier modules directif de sortie. Selon un mode de réalisation préféré de cette variante, les rapports r des coupleurs de sortie et des deuxième, troisième et quatrième modules directifs intermédiaires ainsi que les déphasages des éléments déphaseurs qui leur sont associés sont choisis pour concentrer la puissance correspondant à
un faisceau directif vers une seule de leurs portes d'entrée, alors que le rapport r du coupleur directif du premier module directif intermédiaire et le déphasage de l'élément déphaseur qui lui est associé sont tels qu'ils .concentrent la puissance correspondant à un faisceau non directif vers une seule de leurs portes d'entrée, et que 21720t3 le rapport r du coupleur directif du module déphaseur d'entrée et le déphasage de l'élément déphaseur qui lui est associé sont tels que les puissances sont les mêmes pour les deux faisceaux aux entrées du module déphaseur d'entrée et donc sur les sorties des modules amplificateurs.
Selon une variante correspondant au cas où
Nb ~ Na, le dispositif peut être caractérisé en ce que Nb = 2, Na = 4 et Ne = 4 et en ce qu'il comporte un premier et un deuxième modules directifs amont dont les entrées sont connectées chacune à une sortie d'un module amplificateur ainsi qu'un premier et un deuxième modules directifs aval dont les sorties sont connectées aux éléments rayonnants, en ce que la première et la deuxième sorties du premier module directif amont sont connectées respectivement à une entrée du premier et du d~uxième modules directifs aval et en ce que la première et la deuxième sorties du deuxième module directif amont sont connectées respectivement à une entrée du deuxième et du premier modules directifs aval. Il peut alors être caractérisé en ce que le rapport r et le déphasage du premier et du deuxième modules directifs aval sont tels qu'en mode réception, les amplitudes des signaux sur chacune de leurs entres sont égales, pour chacun des deux faisceau incidents, et en ce que le rapport r et le déphasage du premier et du deuxième modules directifs amont sont tels qu'en mode réception, les amplitudes des signaux sur leurs entrées sont égales, pour chacun des deux faisceaux incidents.
L'invention concerne également un répartiteur de puissance qui est utilisable de manière préférée dans le cadre du dispositif d'alimentation ci-dessus. Ce répartiteur de puissance comporte une pluralité de modules directifs com~ortant un coupleur directif ayant deux entrées et deux sorties et présentant, dans le cas d'un module directif d'un premier type, un élément `- ~172013 déphaseur disposé à une seule des deux sorties dudit coupleur directif, la sortie du déphaseur constituant la sortie du module, et dans le cas d~un module directif d'un deuxième type, un élément déphaseur disposé à
chacune des deux sorties du coupleur directif, les sorti.es des déphaseurs constituant les sorties du module.
Il comporte un arrangement en cascade symétrique et sans croisement comprenant une ligne centrale comportant au moins un module directif du deuxième type, cette ligne centrale étant entourée symétriquement d'au moins une ligne gauche et d'au moins une ligne droite de modules directifs du premier type disposés en cascade sans croisement, au moins deux modules directifs du premier type constituant des modules d'entrée ayant au moins une entrée constituant les Na entrées du répartiteur de puissance, et il présente des modules directifs du premier type constituant des modules de sortie et ayant au moins une sortie connectée à une entrée des Ne éléments d'antenne.
Avantageusement, les modules directifs du premier type qui sont disposés d'un même côté, respectivement gauche ou droit par rapport à ladite ligne centrale, ont leur élément déphaseur disposé dans la sortie respectivement gauche ou droit de leur coupleur directif.
Avantageusement, les modules directifs du premier type qui ne sont ni des modules d'entrée ni des modules de sortie, et qui sont situés du côté gauche par rapport à ladite ligne centrale ont au moins leur entrée droite connectée à la sortie gauche d'un module directif amont, et réciproquement par symétrie pour lesdits modules situés du côté droit.
Avantageusement, les modules directifs du premier type qui ne sont ni des modules d'entrée ni des modules de sortie, et qui sont situés sur une ligne gauche extrême par rapport à ladite ligne centrale, ont - ~172013 leur entrée gauche connectée à la sortie gauche d'un module directif amont, et leur entrée droite connectée à
la sortie gauche d'un autre module directif amont, et réciproquement par symétrie pour lesdits modules situés du côté droit.
Au moins un élément déphaseur peut être variable, de manière à permettre une reconfiguration au moins partielle des faisceaux.
Le répartiteur de puissance de sortie peut avantageusement comporter une pluralité de modules déphaseurs, dont au moins un module d'entrée dont les entrées sont connectées aux sorties des modules amplificateurs et la directivité du ou des modules d~entrée est telle que, pour chaque faisceau, les puissances sur chacune des entrées du ou des modules déphaseurs d'entrée sont les mêmes, alors que le ou les autres modules déphaseurs ne respectent pas cette condition.
Le dispositif formateur de faisceaux peut opérer à une fréquence intermédiaire par rapport à la fréquence d'émission/réception du dispositif, et il comporte alors, à chacune de ses Na sorties, un convertisseur de fréquence, de manière à permettre un changement de fréquence approprié.
Le dispositif formateur de faisceau peut, en variante, opérer à la fréquence d'émission/réception du dispositif.
Le dispositif formateur du faisceau peut être un circuit numérique comportant, en sortie, des convertisseurs numérique-analogique.
Ladite égalité entre les amplitudes des Na signaux pour chacun des Nb faisceaux peut être réalisée exactement ou bien en tolérant une faible ondulation, de l~ordre de + 1 dB entre les N~ signaux, qui ne dégrade pas in fine les performances de directivité.

~172013 L'invention concerne également une antenne caractérisé en ce qu'elle comporte un dispositif de focalisation comprenant au moins un réflecteur et/ou au moins une lentille, et un dispositif d'alimentation tels que défini ci-dessus, les Ne éléments rayonnants qui lui sont associés étant positionnés par rapport au dispositif de focalisation pour obtenir une focalisation à
l'émission et/ou à la réception.
L'invention concerne enfin un procédé de détermination de la fonction de transfert du répartiteur de puissance de sortie d'un dispositif d'alimentation d'une antenne semi-active multisources à faisceaux multiples, du type comportant successivement :
a) un dispositif formateur de faisceaux à bas niveau divisant Nb signaux d'entrée de faisceaux en fonction de caractéristiques de couverture recherchées et combinant ceux-ci pour former, sur ses Na sorties, Na signaux de sortie, ledit dispositif formateur de faisceaux ayant une matrice de transfert non-orthogonale, b) Na modules amplificateurs amplifiant, en mode d'émission, les Na signaux de sortie, c) ledit répartiteur de puissance de sortie qui est disposé entre les Na modules amplificateurs et Ne éléments rayonnants, et ayant une matrice de transfert orthogonale caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes ; avec Nb < Na < Ne :
- imposer aux Na amplitudes des distributions à l'entrée dudit répartiteur de puissance d'être égales pour chacun des Nb faisceaux ;
- en déduire Nb (Nb-l) égalités des produits scalaires complexes pris deux à deux, des Nb vecteurs excitation complexes à l'entrée du répartiteur et des Nb vecteurs excitation de sortie ;
- déterminer, directement ou par un programme d'optimisation, les phases des signaux d'entrée ;

~172013 .

- en déduire la fonction de transfert du répartiteur.
Le répartiteur de puissance peut avantageusement comporter [(Ne - 1) + (Ne - 2) +
..... (Ne - Na)] modules directifs.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront mieux à la lecture de la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple non limitatif, en liaison avec les dessins ci-annexés, dans lesquels :
- les figures 1~ et lk représentent une antenne multimodes à perte, les figures 2a et 2k une antenne multimodes à matrice de Blass, les figures 3a et 3k une antenne multimodes à matrice en cascade, la figure 4 une antenne réseau active, et la figure 5, une antenne multimatrices semi-active, ces antennes, appartenant à
l'Art Antérieur, ont été présentées ci-dessus ;
- la figure 6 représente un schéma d'une antenne semi-active selon la présente invention ;
- la figure 7 représente un mode de réalisation de l'invention dans le cas où
Ne = Na = Nb = 2 ;
- les figures 8 et 9 représentent respectivement un mod-~ de réalisation et un mode de réalisation particulièrement avantageuse de l'invention dans le cas où Ne = 4, et Na = Nb = 2 ;
- la figure 10 représente un mode de réalisation de l'invention dans le cas où Ne = 8, et Na = Nb = 2 ;
- les figures lla et llb représentent deux modes de réalisation de l'invention, correspondant au cas où Nb = Na = 4 et Ne = 8, respectivement avec une matrice en cascade et avec une matrice de Blass ;
- la figure 12 représente une variante de réalisation de la figure 6 correspondant au cas où
Nb = 2, Na = 4 et Ne = 8 ;

- la figure 13 représente un mode de réalisation de l'invention dans le cas où Ne = 4, Na = 4 et Nb = 2.
- les figures 14 à 17 représentent la couverture de quatre faisceaux (Nb = 4) à partir d'une antenne de satellite géostationnaire à Ne = 24 sources, respectivement "Pan Européen", "GB/Europe", "IT/Europe"
et "Espagne/Europe" ;
- les figures 18 et 19 illustrent un mode de réalisation préféré de la disposition des 24 sources Sl à
S24 et de la géométrie de l'antenne, en vue de produire les quatre faisceaux précités.
- la figure 20 représente un mode de réalisation préféré d'un répartiteur de puissance selon l'invention.
Le dispositif selon l'invention est destiné à
l'alimentation d'antennes multifaisceaux à éléments rayonnants multiples, dont les faisceaux prescrits se recouvrent partiellement et dont par suite les distributions correspondantes d'excitation de ces éléments ne sont pas orthogonales, c'est-à-dire que leurs produits scalaires complexes ne sont pas nuls.
Les dispositifs selon l'invention peuvent être utilisés à l'émission et/ou à la réception.
On décrira l'antenne essentiellement en mode d'émission mais tous les ensei~nements pourront en être transposés, mutatis mutandis, à un fonctionnement en réception par simple application du principe de réciprocité, la structure des circuits et leurs liaisons restant les mêmes, mais le signal cheminant du réseau d'antennes vers les circuits d'émission/réception au lieu de cheminer en sens inverse. Bien entendu, les étages amplificateurs, qui sont placés aux mêmes endroits, sont, dans ce cas, des étages amplificateurs à faible bruit dont l'entrée est située côté antenne et la sortie côté
circuit d'émission/réception. Les deux types ~172013 d'amplificateurs (amplificateurs de puissance pour l~émission et amplificateurs faible bruit pour la réception) peuvent d'ailleurs coexister dans un même module, moyennant une commutation ou un duplexage appropriés.
Par convention, et dans un but de simplification, on définira les "entrées" et les "sorties" de chaque circuit (ou étage, ou module) en considérant fictivement que l'antenne est en mode d'émission. En d'autres termes, les "entrées" et les "sorties" de chaque circuit (étage, ou module), tels que définis ci-dessus, rempliront en réalité les fonctions respectivement de sorties et d~entrées dans le cas où
l'antenne serait effectivement en mode réception.
Le dispositif selon l'invention comporte un répartiteur hybride micro-ondes dont la structure est fondamentalement différente de celle des dispositifs usuels. Cette conception permet en particulier, et contrairement aux dispositifs existants, de choisir à
volonté le nombre des amplificateurs Na, qui peut être différent du nombre Nb des faisceaux et/ou du nombre Ne des éléments rayonnants. Le dispositif de l'invention est, dans sa généralité, illustré par la figure 6.
Ne éléments rayonnants 61 à rayonnement direct, ou illuminant un système optique 1, sont reliés par des lignes 62, à un répartiteur hybride micro-ondes 63 sans pertes, à Ne x Na portes (Ne portes de sortie et Na portes d'entrée). Les Na portes d'entrée sont connectées aux sorties de Na modules amplificateurs 64.
Les entrées des amplificateurs 64 sont reliées à un répartiteur déphaseur 65 à pertes ayant Na x Nb portes.
Ce répartiteur déphaseur 65, qui constitue un dispositif formateur de faisceaux à bas niveau, comporte Na combineurs 66 chacun à 1 x Nb portes (1 porte de sortie et Nb portes d'entrée), NaxNb déphaseurs ou tronçons de ligne 67, et Nb diviseurs 68 disposés entre les portes 69 ` 217201~

des Nb faisceaux et les déphaseurs 67 de chaque faisceau.
Chaque diviseur 68 a Na x 1 portes. Le dispositif peut opérer à l'émission, à la réception ou dans les deux modes à la fois, en adaptant à chaque cas les modules amplificateurs 64. La figure 7 illustre la mise en oeuvre la plus simple possible du dispositif de l'invention avec Ne=Na=Nb=2. Les modules amplificateurs sont ici du type émission/réception.
Les figures 8 et 9 illustrent une autre mise en oeuvre simple du dispositif de l'invention avec Ne=4, Na=Nb=2, la figure 9 constituant une variante simplifiée de la figure 8.
La figure 10 illustre une autre mise en oeuvre simple du dispositif de l'invention avec Ne=8, Na=Nb=2.
Les configurations des figures 7 à 10 sont discutées plus en détail dans la section suivante.
Les figures lla et llb illustrent plus en détails deux modes de réalisation où le répartiteur est de type en cascade réf. 103, (fig. lla) ou de type Blass réf. 103' (fig. llk), pour la génération, ici à
l'émission, de Nb=4 faisceaux non orthogonaux à
recouvrements. Le répartiteur 103 comporte 24 modules directifs qui sont interconnectés comme représenté à la figure lla. Le répartiteur 103' comporte 22 modules interconnectés comme représenté à la figure 11~.
Le dispositif (ici avec Ne=8, Na=4 et Nb=4) comporte :
- Ne éléments rayonnants 101 reliés à des lignes de transmission 102 et illuminant un réflecteur 1, - un répartiteur micro-ondes 103 ou 103' à Na entrées et à Ne sorties, avec Nb c Na < Ne, nominalement sans pertes et à matrice de transfert orthogonale dont les Ne sorties sont connectées au Ne éléments rayonnants 101 par des lignes de transmission 102.
Chacun des Nb faisceaux prescrits émane de tout ou partie des Ne éléments avec une distribution spécifique en amplitude et en phase qui est optimisée pour chaque faisceau comme si l'antenne ne devait engendrer que ce faisceau. Une telle optimisation se fait à l'aide de programmes d'optimisation classiques de type m;n;m~x ou à projections multiples, procédures connues des spécialistes (voir par exemple l'ouvrage "The Handbook of Antenna Design", édité par A. Rudge et al., 1986, p 263).
Un répartiteur micro-ondes 63 (fig. 6) selon l'invention est typiquement constitué de coupleurs hybrides (qui ne sont généralement pas à 3 décibels), associés à des déphaseurs fixes ou à des tronçons de ligne ou de guide d'onde, ces composants étant reliés en cascade par des lignes ou guides d'ondes. Le répartiteur 63, dit orthogonal ou multimodes, est de la famille de ceux utilisés par exemple pour les antennes multimodes à
faisceaux conformés classiques (du cas II de la section précédente).
La liberté de choix du nombre d'amplificateurs Na, entre le nom~bre de faisceaux réalisables Nb et le nom~bre d'éléments rayonnants Ne, représente une nouvelle possibilité importante. Dans les systèmes existants, Na est toujours soit au nombre Nb des faisceaux, dans le cas des systèmes passifs (~-ig. la, lb, 2a, 2b, 3a, 3b), soit au nombre Ne des éléments rayonnants dans le cas des systèmes actifs (fig. 4), ou des systèmes semi-actifs (fig. 5).
La fonction du répartiteur de puissance 63 mis en oeuvre selon l'invention, est de faire correspondre exactement à Nb distributions données au niveau des Ne éléments rayonnants, et généralement pas orthogonales, Nb distributions au niveau de Na portes d'entrée, toutes à
amplitudes égales avec Nb<Na<Ne.
Les répartiteurs micro-ondes hybrides existants sont incapables de remplir cette fonction _ ~172~13 lorsque les distributions prescrites ne sont pas orthogonales.
Le répartiteur 63 présente une matrice de transfert faisant correspondre exactement lesdites distributions entre elles, et qui est déterminée en mettant en oeuvre les règles de conception suivantes.
Après détermination, au niveau des éléments rayonnants, des Nb distributions optimales (ou "vecteurs de sortie") correspondant aux Nb faisceaux prescrits, sa conception s'effectue en deux stades décrits ci-dessous :
a) la matrice de transfert du répartiteur de puissance de sortie doit être orthogonale (no~;~lement sans pertes). Les produits scalaires des Nb vecteurs excitations complexes a l'entrée du répartiteur pris deux à deux sont égaux à ceux, connus, des Nb vecteurs excitations de sortie correspondants, de manière à
respecter cette condition. Pour chacun des Nb faisceaux, on impose que les Na amplitudes des distributions à
l'entrée du répartiteur soient égales. Il reste donc Na x Nb phases d'entrée à déterminer. Les phases de la première distribution peuvent être rendues nulles par intégration d'un déphaseur à chaque entrée du répartiteur. Il reste donc Na x [Nb-l] phases d'entrée à
déterminer.
Les égalités de produits scalaires complexes deux à deux fournissent 2x Nb!/[[Nb-2]!x2!] = Nbx [Nb-l]
équations permettant de déterminer par un programme d'optimisation classique dans le domaine technique de l~invention, les Nax[Nb-l] phases voulues des signaux d'entrée tant que Nb<Na, et de manière unique, donc par calcul sans qu'il soit besoin d'utiliser un programme d'optimisation, si Na=Nb.
b) On connaît donc Nb distributions à l'entrée du répartiteur par exemple 63, et les Nb distributions de sortie correspondantes, données au départ. La détermination de la matrice de transfert du répartiteur de sortie 63 transformant Nb vecteurs complexes d'entrée connus à Na composantes en Nb vecteurs de sortie connus à
Ne composantes est unique dans le cas où Nb=Na, c'est-à-dire si le nombre d'amplificateurs est égal au nombre de faisceaux. On remarque que ce cas particulier est favorable puisqu'il permet, pour un système semi-actif, de diminuer le nombre Na des amplificateurs, étant entendu que le nombre Ne des éléments rayonnants est en général supérieur, voire très supérieur au nombre Nb des faisceaux. Il suffit, pour déterminer cette matrice, d'écrire les Nb équations complexes de transfert pour chacun des Nb vecteurs, ce qui fournit NbxNb équations complexes à partir desquelles la détermination des NbxNb coefficients complexes de la matrice de transfert correspondant à la fonction de transfert du répartiteur est unique. Ce calcul relève de l'algèbre matricielle classique.
Si l'on souhaite avoir plus d'amplificateurs que de faisceaux (dans la limite Na<Ne), on peut utiliser les degrés de liberté supplémentaires pour simplifier le répartiteur de sortie par introduction de jusqu'à (Na-Nb) (Nb-l) contraintes supplémentaires correspondantes dans le processus d'optimisation.
La fonction de transfert du répartiteur à haut niveau et les phases d'excitations d'entrée sont ainsi déterminées.
La synthèse d'un répartiteur micro-ondes 63 à
matrice de transfert orthogonale connue peut être mise en oeuvre avec des architectures 103 à coupleurs hybrides et déphaseurs en cascade 102 (fig. lla), ou 103' à
répartiteurs 102' du type Blass (fig. llb).
Selon les figures 6 et 12, qui illustrent le cas général d'un dispositif selon l'invention, le dispositif d'alimentation comporte également un répartiteur~déphaseur 65 à Nb entrées (avec Nb<Na) et Na sorties, dont les Na sorties sont associées aux Na ` 2172013 entrées du répartiteur micro-ondes 63, si nécessaire par l'intermédiaire de convertisseurs, et dont les Nb entrées correspondent aux Nb faisceaux requis.
A l'émission, ce répartiteur-déphaseur 65 divise en Na les signaux appliqués à chacune des Nb entrées de faisceaux et déphase de manière appropriée chacun des Na signaux obtenus pour chaque faisceau par des déphaseurs 67. Les signaux des différents faisceaux sont, après déphasage, recombinés sur chacune des Na sorties du répartiteur-déphaseur 65 par un combineur 66.
Le combineur 66, qui constitue le dispositif formateur de faisceau à bas niveau, et qui reste de conception classique, est le siège de pertes associées à la non-orthogonalité des faisceaux, qui, à ce niveau, n'affectent pas le rendement (ou - à la réception - le bruit) du système.
Les Nb diviseurs en Na signaux de chacun des faisceaux et les Na combineurs 66 peuvent par exemple être du type "Wilkinson", si le répartiteur 65 opère en micro-ondes. Le dispositif comporte également Na modules amplificateurs 64, nominalement identiques, qui sont insérés entre les sorties du répartiteur-déphaseur 65, si nécessaire par l'intermédiaire de convertisseurs de fréquence, et les Na entrées du répartiteur 63, si nécessaire par l'intermédiaire de Na filtres, non représentés sur la figure 6.
Aux Na amplificateurs peuvent être ajoutés d'autres modules pour assurer la redondance en cas de panne. A l'émission, ces Na amplificateurs amplifient en puissance les signaux à émettre.
En mode réception, ces Na amplificateurs sont identiques, à faible bruit, et amplifient les signaux micro-ondes qu'ils reçoivent du répartiteur 63.
Le dispositif selon ce mode de réalisation de l'invention présente ainsi, en combinaison, les éléments rayonnants 61, les lignes 62, le répartiteur micro-ondes orthogonal 63 et les modules amplificateurs 64 opérant tous dans les conditions nominales ou quasi-nominales, ainsi que le répartiteur-déphaseur 65.
A l'émission, les signaux appliqués à chacune des entrées du répartiteur à bas niveau 65 sont subdivisés et déphasés de manière optimale, fixe ou reconfigurable, et amplifiés par les amplificateurs 64.
Ils sont ensuite distribués par le répartiteur à haut niveau 63 aux éléments rayonnants 61 avec les amplitudes et les phases optimales pour engendrer chacun des faisceaux correspondants.
La puissance rayonnée par chaque faisceau peut être contrôlée par commutation de plus ou moins de canaux aux entrées correspondantes du répartiteur à bas niveau 65, ce qui conduit à la reconfigurabilité totale du trafic.
La reconfiguration de couverture se fait soit par activation de la partie voulue des Nb faisceaux disponibles, soit par action sur les déphaseurs variables 67, s'il y en a, soit par une combinaison des deux.
Le dispositif de l'invention fonctionne également à la réception et permet de limiter le bruit reçu tout en assurant pour chaque faisceau le gain optimum. Les amplific~l~eurs 64 sont alors remplacés par des amplificateurs à faible bruit, amplifiant les signaux reçus provenant du répartiteur micro-ondes 63.
Une configuration simplifiée du dispositif (figure 7) de l'invention, et d'un intérêt particulier, est celle obtenue lorsque Ne=Na=Nb=2. Le répartiteur micro-onde orthogonal 73 se réduit alors à l'assemblage d'un déphaseur fixe 731 , produisant un déphasage ~, et d'un coupleur directif 732 caractérisé par son rapport de directivité r avec 0 < r < 1, le déphaseur 731 ou tronçon de ligne ou guide étan'~ inséré entre le coupleur directif et un des éléments ra~onnants 712. A l'émission, pour deux faisceaux prescrits quelconques, des signaux -` 217201~

cohérents d'amplitudes égales et de phases optimisées aux deux portes d'entrées (amplificateurs de puissance), ressortent avec des amplitudes et phase voulues pour produire ces faisceaux. A la réception, pour chaque faisceau, les signaux non égaux reçus par éléments rayonnants ressortent égaux en amplitudes aux sorties amplificateurs (à faible bruit). Pour calculer le déphasage ~ pour le déphaseur et le rapport r pour le coupleur à partir des excitations voulues pour chacun des deux faisceaux aux éléments rayonnants, il suffit pour des signaux complexes donnés (à la réception) d'écrire les deux équations d~égalité des amplitudes "d'entrée", le terme entrée Correspondant à la définition donnée plus haut, à raison d'une par faisceau. Les inconnues ~et r se déduisent de ces deux équations. On passe de la réception à l'émission par réciprocité.
Ce dispositif est utile pour faciliter la synthèse de systèmes à deux faisceaux (Nb=2) avec plus de deux éléments, par égalisation successive des signaux à
plusieurs niveaux, en allant des éléments rayonnants 71 vers les amplificateurs 74, le nombre de ces derniers restant égal au nombre d~éléments rayonnants 71.
Une autre configuration du dispositif (figure 8) de l'invention d'un intérêt particulier est celle obtenue lorsque Ne=4, Na=Nb=2. Le répartiteur micro-onde orthogonal 83, se réduit alors à l'assemblage de six coupleurs directifs (R1....R6), chacun caractérisé par son rapport de directivité et chacun associé à un déphaseur fixe (Dl...D6), chaque déphaseur ou tronçon de ligne ou guide étant relié à une des portes de sortie du coupleur directif (R1..---R6) correspondant. A
l'émission, pour deux faisceaux prescrits ~uelconques, des signaux cohérents d'amplitudes égales et de phases optimisées aux deux portes d'entrée (amplificateurs de puissance) ressortent avec des amplitudes de phase voulues pour produire ces faisceaux. A la réception, pour ~172013 chaque faisceau, les signaux non égaux incidents sur les éléments 811 à 814 ressortent égaux en amplitude "aux sorties" des amplificateurs 84 (à faible bruit).
Les modules déphaseurs comprenant les trois coupleurs R3, R5 et R6 et leurs déphaseurs associés D3, D5 et D6 sont calculés de manière à concentrer, en mode réception, la puissance du premier faisceau vers une seule porte "d'entrée" des modules, qui fait dans ce mode, fonction de sortie. Ce calcul peut être effectué de manière connue.
Les deux coupleurs directifs R2 et R4 et les déphaseurs associés D2 et D4 sont calculés en mode réception de manière à concentrer la puissance disponible du second faisceau B2 vers une seule porte "d'entrée" de chacun des coupleurs D2 et D4. Enfin, le dernier coupleur (inférieur) Rl et le déphaseur associé Dl sont calculés en mode réception, pour égaliser pour chaque faisceau (Bl, B2) les puissances aux deux portes "d'entrée" qui font dans ce mode fonction de sortie (en utilisant la même méthode que pour le coupleur et déphaseur du dispositif précédent (fig. 7).
On passe de la réception à l'émission par réciprocité.
Ce dispositif est utile pour faciliter la synthèse de systèmes à deux faisceaux (Nb=2) avec plus de quatre éléments (Ne>4), par égalisation successive des signaux à plusieurs niveaux, en allant des éléments rayonnants 811 à 814 vers les amplificateurs 841 à 842, le nombre de ces derniers étant inférieur à celui des éléments rayonnants 811 à 814.
Une configuration simplifiée du dispositif de la figure 8 est représentée à la figure 9, dans laquelle les éléments correspondant à ceux de la figure 8 portent le même numéro de référence auquel est ajouté le signe "'". Le coupleur directif Rl et son déphaseur associé D
ont été supprimés. Le dispositif comporte cinq coupleurs 7 2 0 -if3 directifs (R'2...R'6) et leur cinq déphaseurs associés (D'2...D'6) qui sont interconnectés comme les coupleurs directifs (R2... R6) et les déphaseurs (D2...D6), à ceci près qu'une entrée des coupleurs R'2 et R'3 est connectée à la sortie d'un amplificateur respectivement 84'2 et 84'1 La détermination des valeurs des rapports r des coupleurs directifs (R'2... R'6) et des déphasages ~
des éléments déphaseurs (D'2... D'6) s'effectue selon la méthode générale indiquée ci-dessus, à savoir :
- On impose des amplitudes égales sur chaque entrée des coupleurs (R'2-- R 6) pour les deux distributions d'entrée Il et I2 correspondant aux deux distributions de sortie voulues 01 et 02.
- On peut sans perdre de généralité déphaser une des distributions de sorties voulues par exemple 02 pour rendre réel le produit scalaire P12 des distributions de sorties 01 et 02, avec P12 = cos(~12).
On peut aussi choisir la première distribution d'entrée Il réelle, par addition sur chaque entrée d'un déphaseur non représenté.
- L'égalité du produit scalaire Il par I2 avec le produit scalaire P12 de 01 par 02 conduit à des phases égales et opposées pour les deux composants de I2. Leur valeur est + ~12.
- On trouve alors facilement les distributions de sortie Tl et T2 correspondant respectivement à
Il = (1,0) correspondant à un signal présent sur l'entrée Bl seulement et I2 = (0,1) correspondant à un signal présent sur l'entrée B2 seulement Tl et T2 sont des combinaisons linéaires de 01 et 02.
- Ensuite on raisonne à la réception :
Pour Tl* (Tl conjugué) incident sur les quatre éléments rayonnants 81'1 à 81'4, les modules R~5 et R'6 sont choisis tels que la puissance se concentre sur une seule de leurs entrées, ces deux entrées étant celles - ~172013 connectées au module R'3 calculé de telle sorte que la puissance reçue soit concentrée sur sa porte connectée directement à un des modules de puissance 84'1.
- Ensuite T2* est incident et le module directif R'4 est calculé pour que la puissance se concentre sur une seule de ses entrées, l'autre étant inutilisée. L'entrée utilisée du module R'4 est connectée à la première sortie du module R'2 qui, en mode réception, recoit à son autre sortie la puissance venant du module directif R'3. Le module R'2 est calculé pour concentrer la puissance reçue vers une seule entrée, cel].e qui est connectée à l'autre module de puissance 84'2. L'autre entrée du module R'2 est inutilisée.
Le dispositif de la figure 10 illustre le cas d'une antenne réseau (ici à huit sources) produisant deux faisceaux Bl et B2 ~m~n~nt l'un de deux sources, et l'autre des huit sources. Ces faisceaux de largeurs différentes sont manifestement non orthogonaux (autour de l'axe, la puissance incidente sur l'antenne ne peut clairement pas être totalement captée par le faisceau B2, sans qu'une partie aille au faisceau Bl - d'où une perte par rapport au cas d'un faisceau unique).
Un moyen connu d'éviter l'impact de cette perte est d'associer Ul: module amplificateur à chacun des huit éléments rayonnants. (Il en résulte huit modules et un répartiteur 2x8).
Avec le dispositif de l'invention, la perte de non-orthogonalité est aussi éliminée, mais il n'y a plus que deux modules amplificateurs et un répartiteur similaire.
Le dispositif de la figure 10 présente plus particulièrement une configuration simplifiée du dispositif de l'invention lorsque Ne=8, Na=Nb=2. Le faisceau Bl émane des deux éléments rayonnants 917 et 918 et le faisceau B2 de tous les huit éléments rayonnants 911 et 918. Le répartiteur micro-ondes orthogonal 93 se ~ 172013 réduit alors à l'assemblage de neuf coupleurs directifs Rll à Rlg chacun caractérisé par son rapport de directivité r et chacun associé à un déphaseur fixe Dll à
Dlg, chaque déphaseur ou tronçon de ligne ou guide étant relié à une des portes du coupleur correspondant. A
l'émission, pour deux faisceaux prescrits quelconques, des signaux cohérents, d'amplitudes égales et de phases optimisées, présents aux deux portes d'entrées des amplificateurs de puissance 94, ressortent avec des amplitudes et des phases voulues pour produire ces faisceaux Bl et B2. A la réception, pour chaque faisceau, les signaux non égaux incidents sur les éléments 911 à
918 ressortent égaux en amplitude aux "entrées" des amplificateurs 94.
Les sept coupleurs R13 à Rlg et les déphaseurs associés D13 à Dlg de la figure 9 sont calculés de manière à concentrer la puissance du faisceau B2 vers une seule porte d'entrée des coupleurs R13 à Rlg. Le coupleur R12 et déphaseur D12 associé en tirets concentrent la puissance de Bl sur une seule porte d~entrée du coupleur R12. Le coupleur d'entrée Rll égalise les puissances pour Bl et B2 à chacune de ses "entrées" vers les amplificateurs (en utilisant la même méthode que pour le coupleur et le déphaseur de la figure 7). Les calculs sont faits à la réception, les "entrées" des coupleurs faisant, dans ce cas, fonction de sortie selon la définition donnée plus haut.
On passe de la réception à l'émission par réciprocité.
Selon le mode de réalisation de la figure 13 (Nb =2, Ne = Na = 4), le répartiteur de puissance comporte quatre modules directifs (R"3, D"3), (R H 3, D"4), (R"5, D"5) et ~R"6, D"6), qui sont interconnectés comme les modules directifs (R'3, D'3)...(R'6, D'6) de la figure 9.

- ~172013 La détermination des rapports directifs et des déphasages s'effectue de la manière suivante :
Les modules directifs (R"5, D"5) et (R"6, D"6) sont calculés, en mode réception, de manière à égaliser les amplitudes des signaux sur chacune de leurs entrées, ceci pour chaque distribution (faisceau) incidente sur les éléments 1111 à 1114. De même, les deux modules directifs (R"3, D"3) et (R"4, D"4) sont calculés de manière à égaliser les amplitudes sur chacune de leurs entrées, ceci pour chaque distribution (faisceau) incidente. A l'émission, les distributions et par suite, les faisceaux voulus sont obtenus par réciprocité à
partir de distributions uniformes en amplitude aux entrées des amplificateurs 1141 à 1144.
La figure 20 représente une architecture préférée du répartiteur de puissance 63. Son avantage est d'être symétrique et de ne pas présenter de croisement, tel que par exemple ceux entre les éléments R3 à R6, ou R'3 à R~6 ou R~3 à R~6 aux figures 8, 9 et 13. Il peut être utilisé en lieu et place des répartiteurs en cascade des figures 3a, 3b, 8, 9, lla et 13 ou bien encore des matrices de Blass des figures la, lb, 2c, 2b et llb.
Cette architecture peut être également utilisée pour de nombreuses autres applications : ce répartiteur de puissance constitue en soi un diviseur de puissance micro-ondes sans pertes.
L'architecture représentée correspond aux cas où Na=Ne=8.
Le répartiteur comporte huit ports d'entrée E1 à E8 (Na = 8) et huit ports de sortie correspondant aux huit antennes 61 (Ne = 8).
La matrice de transfert du répartiteur 8 x 8 est tout d'abord déterminée en utilisant les règles de conception décrite ci-dessus, à partir des Nb distributions optimales ou "vecteurs de sortie"
correspondant aux Nb faisceaux précités.

17~0~

Le terme "distribution complexe" désigne ci-après le conjugué complexe d'une ligne de la matrice de transfert complexe.
La matrice comprend des complexes hybrides associés à des déphaseurs. Le montage est symétrique et comporte :
- une rangée centrale de coupleurs hybrides à
deux entrées et deux sorties référencés Cl à C3 en allant de la sortie tantennes 61) vers l'entrée. Chaque coupleur hybride présente à chacune de ses sorties un déphaseur, respectivement CDLl et CDRl pour Cl, CDL2 et CDR2 pour C2 et CDL3 et CDR3 pour C3 ;
- un groupe de "gauche" de coupleurs hybrides à deux entrées et deux sorties référencés LLl à LL12 en allant de la sortie vers l'entrée et qui présentent à une de leurs sorties un déphaseur respectivement LDl à LD12, ce déphaseur étant disposé dans la sortie sg disposée à
gauche sur le dessin pour les coupleurs LL4 à LL12 et dans la sortie sd à droite sur le dessin pour les coupleurs LLl à LL3, dont les sorties droites sd attaquent les antennes correspondantes 612 à 614, par l'intermédiaire d~un dit déphaseur (respectivement LDl, LD2, LD3), la sortie gauche du coupleur LLl attaquant directement l'élément d'antenne 611 situé le plus à
gauche ;
- un groupe de "droite" de coupleurs hybrides à deux entrées et deux sorties référencés RRl à RR12 en allant de la sortie vers l'entrée et qui présentent à une de leurs sorties un déphaseur respectivement RDl à RD12, ce déphaseur étant disposé dans la sortie sd disposée à
droite sur le dessin pour les coupleurs RR4 à RR12 et dans la sortie sg à gauche sur le dessin pour les coupleurs RRl à RR3 dont la sortie gauche attaque les antennes correspondantes 615 à 617 par l'intermédiaire d'un dit déphaseur (respectivement RDl, RD2, RD3), la ~1720i'~
-sortie droite du coupleur RR1 attaquant directement l'élément d'antenne 618 situé le plus à droite..
Les coupleurs hybrides sont connectés suivant sept lignes de coupleurs cascadés entre eux, à savoir :
- une première ligne composée de l'aval vers l'amont des coupleurs LL1, LL4, LL7, LL9, LL11 et LL12 ;
- une deuxième ligne composée des coupleurs LL2, LL5, LL8 et LL10 ;
- une troisième ligne composée des coupleurs LL3 et LL6 ;
- une ligne centrale composée des coupleurs C1, C2 et C3 ;
- une cinquième ligne composée des coupleurs RR3 et RR6 ;
- une sixième ligne composée des coupleurs RR2, RR5, RR8 et RR10 ;
- une septième ligne composée des coupleurs RR1, RR4, RR7, RR9, RR11 et RR12.
Aux interfaces entre les lignes, les coupleurs sont connectés en cascade en alternance avec ceux de la ligne adjacente (sauf pour les coupleurs C1 à C3), à
savoir :
- sortie de la branche de droite de LL12, puis entrée et sortie de 1~ branche de gauche de C3, de la branche de droite de LL11, de la branche de gauche de LL10, de la branche de droite de LL9, de la branche de gauche de LL8 et ainsi de suite pour LL7, LL5, T L4, LL2 et LL1 avec interposition des déphaseurs CDL3, LD10, LD8 et LD5, la sortie droite de LL1 attaquant l'élément d'antenne 622 à travers le diphaseur LD1..
Pour déterminer les coupleurs hybrides et les déphaseurs, on opère en mode réception : on suppose que les signaux des distributions complexes sont reçus sur les huit éléments d~antenne et que le r~partiteur aiguille chacune d~entre elles vers le port d'entrée correspondant.

`- 21720~

L'exemple ci-dessous correspond au cas Nb=Na.
Les couples hybrides LLl, LL2 et LL3 ainsi que les déphaseurs LDl, LD2 et LD3 sont choisis de manière à
diriger les signaux provenant de la première distribution et disponibles sur les éléments d'antenne 611 à 614 vers l~entrée droite ed du coupleur LL3.
On effectue par symétrie la même opération au niveau des coupleurs hybrides RRl, RR2 et RR3 et de leur déphaseur RDl, RD2 et RD3, pour les signaux d'une deuxième distribution orthogonale à la première qui sont reçus sur les autre éléments d'antenne les plus à droite 615 à 618. Ces signaux de la deuxième distribution sont ainsi aiyuillés vers l'entrée gauche eg de RR3. Les deux coupleurs suivants LL4 et LL5 et les déphaseurs correspondants LD4 et LD5 sont déterminés pour diriger les signaux de la deuxième distribution reçus sur les éléments d~antenne 611 à 614 vers l'entrée droite ed du coupleur LL5 (le terme "entrée" étant défini dans une configuration en mode émission).
Les deux coupleurs RR4 et RRS et leurs déphaseurs associés RD4 et RD5 sont déterminés pour diriger les signaux de la première distribution reçus sur les éléments d~anterne 615 à 618 vers l'entrée gauche eg du coupleur RR5.
Le coupleur Cl et les déphaseurs associés CDLl et CDRl dont les sorties attaquent les entrées respectivement droite et gauche de LL3 et RR3, sont déterminés pour diriger les signaux de la première distribution qui sont présents à l'entrée droite ed de LL3 vers le port d~entrée ed droit du coupleur Cl.
Les signaux des distribution 1 et 2 sont donc répartis sur quatre ports d'entrée, à savoir le port droit ed du coupleur LL5, qui en mode réception ne reçoit de signaux que de la deuxième distribution, le port gauche eg du coupleur RR5 qui en mode réception ne reçoit de signaux que de la première distribution, le port ~1~2013 d'entrée gauche eg du coupleur Cl, qui reçoit des signaux de la deuxième distribution mais ne reçoit aucun signal de la première distribution, puisque celle-ci est dirigée uniquement vers le port droit ed du coupleur Cl, et enfin le port d'entrée droit ed du coupleur Cl, qui reçoit des signaux de la première distribution mais sur lequel il ne peut y avoir par hypothèse de signal de la deuxième distribution, sinon le produit scalaire de ces deux distributions serait différent de zéro, ce qui serait contraire au critère d'orthogonalité qui a été posé.
Le coupleur LL6 et son déphaseur associé LD6 sont configurés de manière à diriger les signaux de la deuxième distribution qui sont présents au port eg de Cl et au port ed de LL5 vers son port d'entrée droit ed, qui constitue l'entrée E2, et le coupleur RR6 et son déphaseur associé DD6 sont configurés pour diriger les signaux de la première distribution, qui sont présents sur le port ed de Cl et sur le port eg de RR5, sur le port d'entrée gauche eg de RR6 qui constitue l'entrée El.
On notera que l'ensemble des coupleurs Cl, LLl à LL6, RRl à RR6, et leurs déphaseurs associés constituent un coupleur hybride orthogonal et symétrique à deux entrées (El, E2~ et huit sorties (Na=2 et Ne=8).
La sélection des coupleurs et des déphaseurs associés peut être effectuée par les faisceaux 3 et 4, 5 et 6, et enfin 7 et 8 en utilisant la même procédure, pour amener à un coupleur 8 x 8 (Nb = Na = Ne = 8~. La même procédure convient à tout nombre pair d'entrée et de sortie.
Une autre configuration simplifiée du dispositif de l'invention peut être obtenue en relaxant la contrainte de stricte égalité des signaux de chaque faisceau à chaque module amplificateur, en tolérant une faible "ondulation" de par exemple + 1 dB. L'optimisation des composants du répartiteur se fait alors par une procédure classique d'optimisation en imposant une _ 2172013 ~ondulation" maximale au niveau des modules amplificateurs.
Tout ou partie des déphaseurs mis en oeuvre dans le cadre de la présente invention peuvent aussi être variables pour reconfigurer tout ou partie des faisceaux, par exemple si un satellite change sa couverture. Le répartiteur de puissance doit alors être dimensionné pour l'ensemble des faisceaux réalisables, qui ne sont pas tous activés en même temps. Les déphaseurs peuvent être analogiques ou quantifiés (numériques).
Le répartiteur-déphaseur 65 peut opérer en micro-ondes à la fréquence d'émission (ou de réception).
Une amplification peut être, si nécessaire, réalisée au niveau des entrées du répartiteur-déphaseur 5.
Le répartiteur-déphaseur 65 peut aussi opérer à une fréquence intermédiaire ; un convertisseur de fréquence est alors relié à chacune de ses Na sorties.
Le répartiteur-déphaseur 65 peut aussi être de type numérique. Il est alors suivi de convertisseurs numérique/analogique et possiblement de convertisseurs de fréquence.
Les sources rayonnantes 101 peuvent être à
rayonnement direct et disposées sur une surface par exemple plane (référencée 1 sur la fig. 12), cylindrique, conique, sphérique, ou selon une autre surface.
Le dispositif de l'invention peut être associé
soit à un réflecteur 1' (fig. 6) soit à une lentille. Le dispositif peut être associé avec un système multiréflecteurs ou multilentilles ou à un mélange de réflecteurs et de lentilles.
Le dispositif selon l'invention peut être associé soit à un réflecteur soit à une lentille conformé(e) pour améliorer les performances. Le dispositif selon l'invention peut en particulier être associé soit à un réflecteur soit à une lentille sur~;m~n~ionné(e).

~172013 Dans le cas où le dispositif selon l'invention associé soit à un réflecteur soit à une lentille, la surface sur laquelle se trouvent les sources peut être optimisée ou déplacée autour du foyer.
Ainsi qu'il ressort de la description ci-dessus, l'avantage essentiel du dispositif est de pouvoir générer exactement des distributions non-orthogonales d'amplitudes et de phases sur les éléments rayonnants, et donc de s'affranchir des pertes de directivité associées aux contraintes des répartiteurs multimodes classiques et aux systèmes multimatrices. Tous les amplificateurs 64 peuvent opérer à (ou au voisinage de) leur niveau nominal, ce qui produit ~our l'émission le meilleur rendement en puissance quelles que soient les conditions d'allocation de canaux aux faisceaux.
Dans le cas où le nombre d'amplificateurs Na co~mlln~ aux faisceaux est égal au nombre de faisceaux à
réaliser Nb, la complexité du répartiteur de sortie du dispositif est exactement la même que pour un répartiteur (passif) multimodes classique conçu pour générer les mêmes faisceaux avec un module amplificateur par faisceau (fig. 3, lla et llk).
Ceci provient du fait que les matrices orthogonales, bien al~e très différentes dans leurs fonctions et dans les valeurs de leurs composants, ont le même nombre de portes d~entrée Na et de sortie Ne, et par suite le même nombre de coupleurs (Ne-l + Ne-2 +...+ Ne-Na).
Il y a donc pour la même complexité et la même technologie l'avantage d'une directivité supérieure pour chaque faisceau.
La flexibilité d'allocation de puissance aux faisceaux avec un rendement des amplificateurs optimal à
l'émission est une qualité intrinsèque du dispositif.
Le répartiteur de sortie étant sans pertes, les faisceaux activés peuvent être reconfigurés par - 217~

réajustement des phases correspondantes à l'entrée des amplificateurs.
Dans sa configuration opérant à la réception, le dispositif garde l'avantage d'une directivité accrue par rapport aux répartiteurs (~sifs) multimodes classiques.
Comparé à une antenne active ou semi-active classique, il permet de réduire le nombre d'amplificateurs à faible bruit de Ne à Nb (nombre de faisceaux) qui peut être très inférieur.
Le dispositif de l'invention a été évalué pour la génération de quatre faisceaux (Nb=4) à partir d'une antenne de satellite géostationnaire :
les quatre faisceaux sont :
1) Pan-Européen (fig. 14)

2) GB/Europe (Gain min GB = Gain min Europe +
3dB) (fig. 15)

3) Italie/Europe (Gain min Italie = Gain min Europe + 3dB) (fig. 16)

4) Espagne/Europe (Gain min Espagne = Gain min Europe + 3dB) (fig. 17).
Les trois systèmes d~alimentation :
- Répartiteur multimodes (1 amplificateur par canal/faisceau) - Répartiteur multimatrices (3 matrices 8x8, 24 amplificateurs, à phases optimisées) - Répartiteur semi-actif orthogonal (4 amplificateurs) ont été calculés en mettant en oeuvre le procédé décrit ci-dessus et les gains obtenus sont consignés dans le tableau ci-dessous.

` ~172~1~

Couverture Multimodes Multimatrices Dispositif (Art antérieur) (Art antérieur) selon l'invention Gmin pays/Gmin EU Gmin pays/Gmin EU Gmin pays/Gmin EU
Pan-EU - /31.25 dB - /31.05 dB - /31.67 dB
GB-EU 33,10 dB/30,10 dB 33,55 dB/30,55 dB 34,12 dB/31,12 dB
IT-EU 32,66 dB/29,66 dB 33,15 dB/30,15 dB 33,82 dB/30,82 dB
ES-EU 33,28 dB/30,28 dB 33,02 dB/30,02 dB 33,77 dB/30,77 dB
Comparé au système multimodes de complexité
comparable, le dispositif de l'invention procure une amélioration de gain de 0,42 à 1,16 dB suivant les faisceaux.
Comparé au système multimatrices à 24 amplificateurs, le dispositif selon l'invention procure une amélioration de directivité de 0,62 à 0,75 dB suivant les faisceaux.
Le dispositif de l'invention peut éventuellement s'appliquer :
- Aux antennes d'émission, d'émission-réception ou de réception à faisceaux formés multiples pour satellites de communications avec reconfiguration du trafic et de la couverture.
- Aux antennes de télémesure et de télécommande.
- Aux antennes de radars à multi-couvertures.
- Aux antennes pour faisceaux hertziens à
diversité angulaire.
- Aux antennes de stations relais pour téléphonie avec mobiles.

Claims (28)

1. Dispositif d'alimentation d'une antenne semi-active multisources à faisceaux multiples, du type comportant successivement :
a) un dispositif formateur de faisceaux à bas niveau (65) divisant Nb signaux d'entrée de faisceaux en fonction de caractéristiques de couverture recherchées et combinant ceux-ci, après déphasage, pour former, sur ses Na sorties, Na signaux de sortie, ledit dispositif formateur de faisceaux ayant une matrice de transfert non-orthogonale, b) Na modules amplificateurs (64) amplifiant, en mode d'émission, les Na signaux de sortie, c) un répartiteur de puissance de sortie (63) disposé entre les Na modules amplificateurs (64) et Ne éléments rayonnants (61), et ayant une matrice de transfert orthogonale caractérisé en ce que Nb Na Ne, et en ce que la fonction de transfert orthogonale du répartiteur de puissance (63) est telle qu'elle permet le passage entre, d'une part Nb distributions à l'entrée du répartiteur de puissance (63), dont l'amplitude des Na signaux est sensiblement égale pour chacun des Nb faisceaux et dont la phase des Na signaux satisfaisait au moins la condition d'une égalité des produits scalaires pris deux à deux des Nb vecteurs d'excitation à l'entrée du répartiteur de puissance (63), et des produits scalaires pris deux à deux des Nb vecteurs d'excitation de sortie correspondants, et d'autre part Nb distributions de sortie pré-déterminées.

2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que à l'entrée du répartiteur de puissance, les phases des signaux correspondant à une desdites Nb distributions est nulle,

3. Dispositif selon une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le répartiteur de puissance comporte au moins un module directif comprenant un coupleur directif à deux entrées et deux sorties et ayant un rapport de directivité r donné, et au moins un élément déphaseur associé couplé à une sortie du coupleur directif, la sortie dudit déphaseur constituant une première sortie du coupleur directif.

4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le répartiteur de puissance comporte [(Ne - 1) + (Ne - 2) + ... + (Ne - Na)] modules directifs.

5. Dispositif selon une des revendications 1 à
4, caractérisé en ce que Nb = Na.

6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que Nb = Na = Ne = 2 et en ce que le répartiteur de puissance (63) comporte un seul module directif (731,732) comprenant un dit coupleur directif (732) ayant un rapport de directivité r donné dont les entrées sont couplées aux sorties des modules amplificateurs (74), et un élément déphaseur (731) disposé entre une sortie du coupleur directif (732) et un des deux éléments rayonnants (71), l'autre sortie du coupleur directif (732) étant directement connectée à
l'autre élément rayonnant.

7. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que Nb = Na = 2, en ce que Ne 4, et en ce que le répartiteur directif comporte au moins cinq modules directifs, dont chacun comporte un coupleur directif ayant un rapport de directivité r donné, dont les entrées constituent les entrées du module directif et qui présente à une première sortie un élément déphaseur qui lui est associé, la première sortie du module directif étant constitué par la sortie de l'élément déphaseur associé.

8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comporte cinq modules directifs, à savoir, un premier module directif (R'2,D'2) ayant une entrée connectée à la sortie d'un premier module amplificateur (84'2) et ayant ses première et deuxième sorties connectées à une entrée respectivement d'un deuxième (R'4,D'4) et d'un troisième (R'3,D'3) modules directifs, le troisième module directif (R'3, D'3) ayant également une deuxième entrée connectée à la sortie d'un deuxième module amplificateur (84'1), les première et deuxième sorties du deuxième module directif (R'4,D'4) étant reliées à une première entrée respectivement d'un quatrième module directif (R'6,D'6) et d'un cinquième module directif (R'5,D'5), les première et deuxième sorties du troisième module directif (R'3,D'3) étant reliées à une deuxième entrée respectivement du cinquième (R'5,D'5) et du quatrième (R'6,D'6) modules directifs et les sorties des quatrième (R'6,D'6) et cinquième (R'5,D'5) modules directifs étant connectées chacun à un élément rayonnant (81'1, 81'2, 81'3, 81'4).

9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que le rapport de directivité r du premier coupleur directif (R'1) du premier module directif (R'2,D'2) et le déphasage de l'élément déphaseur qui lui est associé (D'2) sont tels que, dans le mode réception, la puissance aux deux portes d'entrée du premier module directif (R'2,D'2) est la même pour chacun des deux faisceaux (B1,B2), en ce que le rapport de directivité r des coupleurs directifs (R'5,R'6) des quatrième (R'6,D'6) et cinquième (R'5,D'5) modules directifs, et les déphasages de leurs éléments déphaseurs associés (D'5,D'6) sont tels que la puissance correspondant au premier faisceau (B1) est concentrée dans le mode en réception vers une seule de leurs portes d'entrée, en ce que le rapport r de l'élément déphaseur (R'3) du troisième module directif (R'3,D'3) et le déphasage de l'élément déphaseur associé (D'3) sont tels que la puissance correspondant au premier faisceau (B1) est concentrée vers sa deuxième entrée et en ce que le rapport de directivité r du coupleur directif (R'2,R'4) des premier (R'2,D'2) et deuxième (R'4,D'4) modules directifs et les déphasages de leurs éléments déphaseurs associés (D'2,D'4) sont tels que la puissance de sortie du deuxième faisceau (B2) est concentrée, dans le mode en réception, vers une seule de leurs portes d'entrée.

10. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que Nb = Na = 2, en ce que Ne = 8, et en ce que le répartiteur directif comporte neuf modules directifs dont chacun présente un coupleur directif ayant un rapport de directivité r donné, dont les entrées constituent les entrées du module directif, et présentant à une première sortie un élément déphaseur qui lui est associé, la sortie de l'élément déphaseur associé
constituant la première sortie du module directif, un premier (R16,D16), deuxième (R17,D17), troisième (R18,D18) et quatrième (R19,D19) modules directifs de sortie ayant leurs sorties connectées chacune à un élément rayonnant (911,...,918), un module directif d'entrée (R11,D11) ayant ses entrées connectées aux sorties de modules amplificateurs (94), et un premier (R12,D12), deuxième (R13,D13), troisième (R14,D14) et quatrième (R15,D15) modules directifs intermédiaires étant disposés en cascade, le premier module directif intermédiaire (R12,D12) ayant une entrée couplée à la deuxième sortie du module directif d'entrée (R11,D11), sa première et sa deuxième sorties étant couplées respectivement à une entrée du quatrième module directif de sortie (R19,D19) et à une entrée du deuxième module directif intermédiaire (R13,D13), le deuxième module intermédiaire (R13,D13) ayant une entrée couplée à la première sortie du module directif d'entrée (R11,D11) et ayant sa première et sa deuxième sorties couplées respectivement à une entrée du quatrième module directif de sortie (R19,D19) et à une entrée du troisième module directif intermédiaire (R14,D14), le troisième module directif intermédiaire (R14,D14) ayant ses première et deuxième sorties couplées respectivement à une entrée du quatrième module directif intermédiaire (R15,D15) et à
une entrée du troisième module directif de sortie (R18,D18) et le quatrième module directif intermédiaire (R15,D15) ayant ses première et deuxième sorties couplées respectivement à une entrée du deuxième (R15,D15) et du premier (R16,D16) modules directif de sortie.

11. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que les rapports r des coupleurs de sortie et des deuxième (R13,D13), troisième (R14,D14) et quatrième (R15,D15) modules directifs intermédiaires ainsi que les déphasages des éléments déphaseurs qui leur sont associés sont choisis pour concentrer dans le mode en réception la puissance correspondant à un faisceau directif vers une seule de leurs portes d'entrée, alors que le rapport r du coupleur directif du premier module directif intermédiaire (R12,D12) et le déphasage de l'élément déphaseur qui lui est associé sont tels qu'ils concentrent dans le mode en réception la puissance d'un faisceau non directif vers une seule de leurs portes d'entrée, et que le rapport r du coupleur directif du module déphaseur d'entrée (R11,D11) et le déphasage de l'élément déphaseur qui lui est associé sont tels que les puissances sont les mêmes pour les deux faisceaux aux entrées du module déphaseur d'entrée (R11,D11) et donc sur les sorties des deux modules amplificateurs (94).

12. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que Nb = 2, Na = 4 et Ne = 4 et en ce qu'il comporte un premier (R"3,D"3) et un deuxième (R"4,D"4) modules directifs amont dont les entrées sont connectées chacune à une sortie d'un module amplificateur (1141, 1142, 1143, 1144) ainsi qu'un premier (R"5,D"5) et un deuxième (R"-6,D"6) module directif aval dont les sorties sont connectées aux éléments rayonnants (1111, 1112, 1113, 1114) , en ce que la première et la deuxième sorties du premier module directif amont (R"3,D"3) sont connectées respectivement à une entrée du premier (R"5,D"5) et du deuxième (R"6,D"-6) module directifs aval et en ce que la première et la deuxième sortie du deuxième module directif amont (R"4,D"4) sont connectées respectivement à une entrée du deuxième (R"6,D"6) et du premier (R"5,D"5) module directif aval.

13. Dispositif selon la revendication 12, caractérisé en ce que le rapport r et de déphasage du premier (R"5,D"5) et du deuxième (R"6,D"6) modules directifs aval sont tels qu'en mode réception, les amplitudes des signaux sur chacune de leurs entrées sont égales, pour chacun des deux faisceaux incidents (B1,B2), et en ce que le rapport r et le déphasage du premier (R"3,D"3) et du deuxième (R"4,D"4) modules directifs amont sont tels qu'en mode réception, les amplitudes des signaux sur leurs entrées sont égales, pour chacun des deux faisceaux incidents (B1,B2).

14. Dispositif selon une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le répartiteur de puissance de sortie (63) comporte une pluralité de modules déphaseurs dont au moins un module d'entrée dont les entrées sont connectées aux sorties des modules amplificateurs (64), et en ce que la directivité du ou des modules d'entrée est elle que, pour chaque faisceau, les puissances sur chacune des entrées du ou des modules déphaseurs d'entrée sont les mêmes, et en ce que le ou les autres modules déphaseurs ne respectent pas cette condition.

15. Dispositif selon une des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que le répartiteur de puissance (63) comporte une pluralité de modules directifs comportant un coupleur directif (LL1...LL12 ;
RR1...RR12 ; C1...C3) ayant deux entrées et deux sorties et présentant, dans le cas d'un module directif d'un premier type (LL1...LL12 ;RR1... RR12), un élément déphaseur (LD1...LD12 ; RD1...RD12) disposé à une seule des deux sorties dudit coupleur directif (LL1...LL12 ;
RR1...RR12), la sortie du déphaseur constituant la sortie du module, et dans le cas d'un module directif d'un deuxième type (C1...C3 ; CDL1...CDL3, CDR1...CDR3), un élément déphaseur (CDL1...CDL3 ; CDR1...CDR3) disposé à
chacune des deux sorties du coupleur directif (C1...C3), les sorties des déphaseurs constituant les sorties du module ; et en ce qu'il comporte un arrangement en cascade symétrique et sans croisement comprenant une ligne centrale comportant au moins un module directif (C1...C3 ; CDL1...CDL3 ; CDR1...CDR3) du deuxième type, cette ligne centrale étant entourée symétriquement d'au moins une ligne gauche (LL1...LL12 ; LD1...LD12) et d'au moins une ligne droite (RR1...RR12 ; RD1...RD12) de modules directifs du premier type disposés en cascade sans croisement, au moins deux modules directifs (LL6, LD6, RR6, RD6) du premier type constituant des modules d'entrée ayant au moins une entrée constituant les Na entrées (E1, E2...E8) du répartiteur de puissance, et en ce qu'il présente des modules directifs du premier type constituant des modules de sortie (LL1, LL2, LL3, RR1, RR2, RR3) et ayant au moins une sortie connectée à une entrée des Ne éléments d'antenne (611....618).

16. Dispositif selon la revendication 15, caractérisé en ce que les modules directifs du premier type qui sont disposés d'un même côté, respectivement gauche (LL1...LL12 ; LD1...LD12) ou droit (RR1...RR12 ;
RD1...RD12) par rapport à ladite ligne centrale, ont leur élément déphaseur (LD1...LD12 ; RD1...RD12) disposé dans la sortie respectivement gauche ou droite de leur coupleur directif (LL1...LL12, RR1...RR12).

17. Dispositif selon la revendication 16, caractérisé en ce que les modules directifs du premier type (LL4...LL11 ; LD4...LD11) qui ne sont ni des modules d'entrée ni des modules de sortie, et qui sont situés du côté gauche par rapport à ladite ligne centrale ont au moins leur entrée droite (ed) connectée à la sortie gauche (sg) d'un module directif amont, et réciproquement par symétrie pour lesdits modules (RR4...RR11 ;
RD4...RD11) situés du côté droit.

18. Dispositif selon la revendication 17, caractérisé en ce que les modules directifs du premier type (LL4, LL7, LL9, LL11 ; LD4, LD7, LD9, LD11) qui ne sont ni des modules d'entrée ni des modules de sortie, et qui sont situés sur une ligne gauche extrême par rapport à ladite ligne centrale, ont leur entrée gauche (eg) connectée à la sortie gauche (sg) d'un module directif amont, et leur entrée droite (ed) connectée à la sortie gauche (sg) d'un autre module directif amont, et réciproquement par symétrie pour lesdits modules (RR4, RR7, RR9, RR11, RD4, RD7, RD9, RD11) situés du côté
droit.

19. Dispositif selon une des revendications 3 à 18, caractérisé en ce qu'au moins un élément déphaseur est variable, de manière à permettre une reconfiguration au moins partielle des faisceaux.

20. Dispositif selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif formateur de faisceaux (65) opère à une fréquence intermédiaire par rapport à la fréquence d'émission/réception du dispositif, et en ce qu'il comporte, à chacune de ses Na sorties, un convertisseur de fréquence.

21. Dispositif selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif formateur de faisceau (65) opère à la fréquence d'émission/réception du dispositif.

22. Dispositif selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif formateur de faisceau (65) est numérique et comporte, en sortie, des convertisseurs numérique-analogique.

23. Dispositif selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite égalité entre les amplitudes des Na signaux pour chacun des Nb faisceaux est réalisée en tolérant une faible ondulation de l'ordre de + 1dB entre les Na signaux.

24. Antenne caractérisée en ce qu'elle comporte un dispositif de focalisation comprenant au moins un réflecteur et/ou au moins une lentille, et un dispositif d'alimentation selon une des revendications précédentes, les Ne éléments rayonnants qui lui sont associés étant positionnés par rapport au dispositif de focalisation pour obtenir une focalisation à l'émission et/ou à la réception.

25. Procédé de détermination de la fonction de transfert du répartiteur de puissance de sortie d'un dispositif d'alimentation d'une antenne semi-active multisources à faisceaux multiples, du type comportant successivement :
a) un dispositif formateur de faisceaux à bas niveau divisant Nb signaux d'entrée de faisceaux en fonction de caractéristiques de couverture recherchées et combinant ceux-ci pour former, sur ses Na sorties, Na signaux de sortie, ledit dispositif formateur de faisceaux ayant une matrice de transfert non-orthogonale, b) Na modules amplificateurs amplifiant, en mode d'émission, les Na signaux de sortie, c) ledit répartiteur de puissance de sortie, qui est disposé entre les Na modules amplificateurs et Ne éléments rayonnants, et ayant une matrice de transfert orthogonale caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes, avec Nb Na Ne :
- imposer aux Na amplitudes des distributions à l'entrée dudit répartiteur de puissance d'être égales pour chacun des Nb faisceaux, - en déduire Nb(Nb-1) égalités des produits scalaires complexes pris deux à deux, des Nb vecteurs excitation complexes à l'entrée du répartiteur et des Nb vecteurs excitations de sortie, - déterminer directement ou par un programme d'optimisation par les phases des signaux d'entrée, - en déduire la fonction de transfert du répartiteur.

26. Procédé selon la revendication 25, caractérisé en ce que, à l'entrée du répartiteur de puissance, les phases des signaux correspondant à une desdites Nb distributions sont nulles.

27. Procédé selon une des revendications 25 ou 26, caractérisé en ce que le répartiteur de puissance comporte au moins un module directif comprenant un coupleur directif à deux entrées et ayant au rapport de directivité r donné, et un élément déphaseur associé
couplé à une sortie du coupleur directif.

28. Procédé selon la revendication 27, caractérisé en ce que le répartiteur de puissance comporte [(Ne -1) + (Ne - 2) + ... + (Ne - Na)] modules directifs.